(57)【要約】  本発明は、蓄電池（２）の充電を制御するための制御装置（６）に関する。制御装置は、充電開始前に電池の充電レベル（ＳＯＣｂ）および劣化度（αｂ）を判定し、電池の上記判定された充電レベル（ＳＯＣｂ）および劣化度（αｂ）に基づいて目標充電曲線を求めるよう構成され、目標充電曲線は充電中の電池の電圧目標値との相関関係において容量目標値を示すものであり、制御装置はさらに、電池を充電して電池の容量および電圧を監視し、目標充電曲線と監視された容量の値とに基づいて、電圧目標値と監視された電圧の値との間の電圧偏差（ΔＶｘ）を求め、求められた電圧偏差（ΔＶｘ）が所定の閾値（ΔＶＴ）を超える場合に充電を停止するよう構成される。本発明は、上記に対応する、蓄電池（２）の充電を制御する方法にも関する。
2019509593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池（２）の充電を制御するための制御装置（６）であって、
充電開始前に前記電池の充電レベル（ＳＯＣｂ）および劣化度（αｂ）を判定し、
前記電池の前記判定された充電レベル（ＳＯＣｂ）および劣化度（αｂ）に基づいて目標充電曲線を求めるよう構成され、前記目標充電曲線は充電中の前記電池の電圧目標値との相関関係において容量目標値を示すものであり、前記制御装置（６）はさらに、
前記電池を充電して前記電池の容量および電圧を監視し、
前記目標充電曲線と前記監視された容量の値とに基づいて、前記電圧目標値と前記監視された電圧の値との間の電圧偏差（ΔＶｘ）を求め、
前記求められた電圧偏差（ΔＶｘ）が所定の閾値（ΔＶＴ）を超える場合に充電を停止するよう構成される、制御装置（６）。
【請求項２】
前記電池の異なる充電レベル（ＳＯＣｂ）開始値および／または異なる劣化度（αｂ）に各々関する複数の所定の目標充電曲線を保存し、前記充電レベル（ＳＯＣｂ）開始値は充電開始時の充電レベルの値であり、
前記電池の前記判定された充電レベル（ＳＯＣｂ）および劣化度（αｂ）に基づいて単一の適切な目標充電曲線を選択することにより単一の目標充電曲線を求めるようさらに構成される請求項１に記載の制御装置（６）。
【請求項３】
ダミー蓄電池（１１）と、
前記電池（２）および前記ダミー電池（１１）を充電するよう構成される第１の回路（Ｃ１）と、
前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）を計測するよう構成される第２の回路（Ｃ２）とを含み、
前記制御装置（６）は、
前記第２の回路（Ｃ２）を使用して前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）を測定し、
前記ダミー電池（１１）の前記測定された開路電圧（ＯＣＶｄ）に基づいて前記電池の充電レベル（ＳＯＣｂ）を判定するようさらに構成される請求項１または２に記載の制御装置（６）。
【請求項４】
前記判定された前記電池の充電レベル（ＳＯＣｂ）に基づいて前記電池（２）の容量増加量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を求めるようさらに構成される請求項３に記載の制御装置（６）。
【請求項５】
前記第１の回路を使用して前記電池（２）および前記ダミー電池を充電し、
充電された前記電池（２）の現時点での容量増加量（ΔＡｈｘ）を監視し、
前記電池（２）の現時点での容量増加量（ΔＡｈｘ）が前記求めた容量増加量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を超える場合に充電を停止するようさらに構成される請求項４に記載の制御装置（６）。
【請求項６】
前記電池（２）の充電電流（Ｉｘ）および充電時間に基づいてかつ／または前記ダミー電池（１１）の開路電圧に基づいて、前記電池（２）の現時点での容量増加量（ΔＡｈｘ）を求めるようさらに構成される、請求項５に記載の制御装置（６）。
【請求項７】
前記ダミー電池（１１）の判定された劣化度（αｘ）に基づいて前記電池の劣化度（αｂ）を判定するようさらに構成され、前記電池の劣化度（αｂ）は前記ダミー電池（１１）の判定された劣化度（αｘ）に特に対応する、請求項２〜６のいずれか１項に記載の制御装置（６）。
【請求項８】
前記ダミー電池（１１）の温度／頻度分布および前記ダミー電池（１１）の所定の劣化率（β）に基づいて前記ダミー電池（１１）の劣化度（αｘ）を判定するようさらに構成される請求項７に記載の制御装置（６）。
【請求項９】
前記ダミー電池（１１）の劣化度（αｘ）はアレニウスの式に基づいて判定される請求項７または８に記載の制御装置（６）。
【請求項１０】
前記ダミー電池（１１）の各温度について、寿命終了までの間に前記ダミー電池（１１）がその温度であった時間の長さを記録することによって、前記ダミー電池（１１）の温度／頻度分布を求めるようさらに構成される、請求項８または９に記載の制御装置（６）。
【請求項１１】
所定の劣化率を有する特定の電池型の電池（２）についてその充電を制御するよう構成され、
前記ダミー電池（１１）は劣化率を有し、前記劣化率は前記電池（２）の劣化率と相関関係にあり、特には前記電池（２）の劣化率と同一である、請求項２〜１０のいずれか１項に記載の制御装置（６）。
【請求項１２】
前記特定の電池型の電池（２）は所定の容量を有し、
前記ダミー電池（１１）は容量を有し、前記ダミー電池（１１）の容量は前記電池（２）の容量と相関関係にある、特には前記電池（２）の容量と同一である、請求項１１に記載の制御装置（６）。
【請求項１３】
前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）を検出するための電圧センサを含む請求項２〜１２のいずれか１項に記載の制御装置（６）。
【請求項１４】
前記ダミー電池（１１）および／または前記電池（２）の温度（Ｔ）を検出するための温度センサを含む請求項２〜１３のいずれか１項に記載の制御装置（６）。
【請求項１５】
少なくとも１つの電池（２）、特にバイポーラ固体電池と、
先行する請求項のいずれか１項に記載の制御装置（６）とを含む組電池。
【請求項１６】
少なくとも１つの電池（２）、特にバイポーラ固体電池と、
前記電池（２）のための充電装置（５）と、
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の制御装置（６）とを含む電池充電システム。
【請求項１７】
電動モータ（４）と、
請求項１５に記載の組電池とを含む車両（１）。
【請求項１８】
電動モータ（４）と、
少なくとも１つの電池（２）、特にバイポーラ固体電池と、
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の制御装置（６）とを含む車両（１）。
【請求項１９】
蓄電池（２）の充電を制御する方法であって、
充電開始前に前記電池の充電レベル（ＳＯＣｂ）および劣化度（αｂ）を判定する工程と、
前記電池の前記判定された充電レベル（ＳＯＣｂ）および劣化度（αｂ）に基づいて目標充電曲線を求める工程であって、前記目標充電曲線は充電中の前記電池の電圧目標値との相関関係において容量目標値を示す、工程と、
前記電池を充電して前記電池の容量および電圧を監視する工程と、
前記目標充電曲線と前記監視された容量の値とに基づいて、前記電圧目標値と前記監視された電圧の値との間の電圧偏差（ΔＶｘ）を求める工程と、
前記求められた電圧偏差（ΔＶｘ）が所定の閾値（ΔＶＴ）を超える場合に充電を停止する工程とを含む、方法。
【請求項２０】
前記電池の異なる充電レベル（ＳＯＣｂ）開始値および／または異なる劣化度（αｂ）に各々関する複数の所定の目標充電曲線を保存する工程であって、前記充電レベル（ＳＯＣｂ）開始値は充電開始時の充電レベルの値である、工程と、
前記電池の前記判定された充電レベル（ＳＯＣｂ）および劣化度（αｂ）に基づいて単一の適切な目標充電曲線を選択することにより単一の目標充電曲線を求める工程とをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記方法において、前記電池（２）およびダミー蓄電池（１１）を充電するために第１の回路（Ｃ１）が使用され、かつ前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）を計測するために第２の回路（Ｃ２）が使用され、前記方法は、
前記第２の回路（Ｃ２）を使用して前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）を測定する工程と、
前記ダミー電池（１１）の前記測定された開路電圧（ＯＣＶｄ）に基づいて前記電池（２）の充電レベル（ＳＯＣｂ）を判定する工程とを含む、請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２２】
前記判定された前記電池の充電レベル（ＳＯＣｂ）に基づいて前記電池（２）の容量増加量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を求めることをさらに含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の回路（Ｃ１）を使用して前記電池（２）および前記ダミー電池（１１）を充電する工程と、
充電された前記電池（２）の現時点での容量増加量（ΔＡｈｘ）を監視する工程と、
前記電池（２）の現時点での容量増加量（ΔＡｈｘ）が前記求めた容量増加量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を超える場合に充電を停止する工程とをさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記電池（２）の充電電流（Ｉｘ）および充電時間に基づいてかつ／または前記ダミー電池（１１）の開路電圧に基づいて、前記電池（２）の現時点での容量増加量（ΔＡｈｘ）が求められる、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ダミー電池（１１）の判定された劣化度（αｘ）に基づいて前記電池の劣化度（αｂ）が判定され、前記電池の劣化度（αｂ）は前記ダミー電池（１１）の判定された劣化度（αｘ）に特に対応する、請求項２０〜２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記ダミー電池（１１）の温度／頻度分布および前記ダミー電池（１１）の所定の劣化率（β）に基づいて前記電池（２）の劣化度（αｘ）が判定される請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ダミー電池（１１）の劣化度（αｘ）はアレニウスの式に基づいて判定される請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ダミー電池（１１）の各温度について、寿命終了までの間に前記ダミー電池（１１）がその温度であった時間の長さを記録することによって、前記ダミー電池（１１）の温度／頻度分布が求められる、請求項２６または２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野
本開示は、蓄電池の充電を制御するための制御装置および蓄電池を充電する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本開示の背景
蓄電池は、二次電池ともよばれ、エネルギー貯蔵手段として、特に車両用のエネルギー貯蔵手段としてますます重要になってきている。このような車両としては、内燃機関と１つ以上の電動モータとを備えるハイブリッド車や、電気のみで駆動される自動車が挙げられる。
【０００３】
このような車両で使用するのに好適な蓄電池としては、たとえばバイポーラ全固体電池や、それ以外の蓄電池として、液体電池、特にラミネート型リチウムイオン電池が挙げられる。上記用途に用いられる蓄電池は、単電池１つからなるものであってもよいし、複数の単電池、好ましくは複数の同一の単電池からなるものであってもよい。後者の蓄電池は組電池ともよばれる。
【０００４】
電池の重要な特徴の１つに容量がある。電池の容量とは、電池が定格電圧において有し得る電荷の量である。電池の容量は、その電池に含有される電極材の量が多いほど大きくなる。容量は、アンペア時（Ａ・ｈ）などの単位で計測される。
【０００５】
電池または組電池は、充放電を制御するための制御装置を含んでもよい。制御装置は、電池が安全作動域を超えて作動することのないよう、電池の充電レベル（ＳＯＣ）を監視する。こうした電池または組電池は、スマート電池またはスマート組電池ともよばれる。制御装置は車両に装備されていてもよい。
【０００６】
充電制御において重要な態様の１つは、電池の過充電や過放電を確実に回避することである。過充電や過放電は、電池の電圧を監視することによって回避できる。電池の電圧が充電中に上昇するからである。電池の測定電圧が所定の上限電圧を超えると、電池が満充電状態であると制御装置が認識して、充電を停止する。
【０００７】
電池の寿命の間において、正極と負極との間で微小短絡が発生し得る。非積層型電池１つのみからなる電池、すなわち正極と負極をそれぞれ１ずつのみ有する電池では、電池の温度と電圧とを監視することにより比較的に容易に微小短絡の発生を確認できる。特に、電池の電圧低下と温度上昇に基づいて微小短絡を判定できる。
【０００８】
電池が満充電状態であることの確認は充電中に監視された電圧の値を所定の上限電圧と比較することで行なうが、こうした従来の充電制御プロシージャは、微小短絡が発生すると妨害され得る。すなわち微小短絡が発生すると、電圧監視値が下がるためである。したがって過充電となる危険がある。また、発生した熱により電池が過熱される危険もある。そのため、充電制御プロシージャにおいて保護機能を用いることが知られており、この保護機能により微小短絡の発生が確認でき、微小短絡の発生が確認された場合に充電が停止される。
【０００９】
しかし、バイポーラ全固体電池、特にラミネート型リチウムイオン電池においては、電極が直列に多層（たとえば４００〜５００層）積層されており、このような場合には、ひとつひとつの層についてその電圧と温度を監視するのはほぼ不可能であるか、少なくとも非常に困難である。
【００１０】
日本特許公開公報第２０１２０９５４１１号は、二次電池が休止状態である間に、すなわち二次電池が充電も放電もされていない時に自己放電された容量を監視する、二次電池の内部短絡検出器を開示する。しかしこの検出器では、結果的には、充電中または放電中の微小短絡を検出することはできない。
【００１１】
日本特許公開公報第２０１０２５７９８４号は二次電池システムに関し、この二次電池システムは、自身の異常を含む自身の状態を検出できる。この二次電池システムは、ｄＶ／ｄＱを確立するためのｄＶ／ｄＱ計算手段を備える。ｄＶ／ｄＱとは、二次電池の貯蔵電力量Ｑが変化する際の貯蔵電力量Ｑの変動量ｄＱに対する二次電池の電池電圧Ｖの変動量ｄＶの比率である。このシステムは、ｄＶ／ｄＱ比の全般的な形状の変化に基づいて微小短絡を検出できる。ただ、このシステムでは、ｄＶ／ｄＱ比が確立されて微小短絡を高い信頼性で検出できる準備が整うまでに、充放電サイクルを多数回、すなわち比較的長時間実施する必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示の概要
現状では、微小短絡を、特にバイポーラ全固体電池における微小短絡を検出するための信頼性が高く経済的な保護機能を含む充電制御機能を有する制御装置の提供が望まれている。
【００１３】
したがって、本開示の実施形態は、蓄電池の充電を制御するための制御装置を提供する。制御装置は、
充電開始前に電池の充電レベルおよび劣化度を判定し、
電池の上記判定された充電レベルおよび劣化度に基づいて目標充電曲線を求めるよう構成され、目標充電曲線は充電中の電池の電圧目標値との相関関係において容量目標値を示すものであり、制御装置はさらに、
電池を充電して電池の容量および電圧を監視し、 
目標充電曲線と監視された容量の値とに基づいて電圧目標値と監視された電圧の値との間の電圧偏差を求め、
求められた電圧偏差が所定の閾値を超える場合に充電を停止するよう構成される。
【００１４】
このような構成を提供することにより、電池における微小短絡を高い信頼性で検出することが可能となる。この検出を電池の充電中または放電中に行なうことが可能となるのである。言い換えると、微小短絡検出のために充電や放電を停止する必要がない。また、電池の初回使用前に既に目標充電曲線を求められ得ることと、微小短絡の検出が充放電中の電圧監視に基づくこととにより、電池の寿命の間において初回使用時から高い信頼性で微小短絡を検出できる。
【００１５】
目標充電曲線は好ましくは、充電中の電池の容量と電圧との目標とされる関係を示し、好ましくは放電中の同様の関係をも示す。したがって、この目標充電曲線は好ましくは、微小短絡の発生していない電池に関する。この故に、目標充電曲線からの偏差が存在する場合には、その偏差を用いて電池の異常を、特に１つ以上の微小短絡を判定できる。
【００１６】
電圧目標値と監視された電圧値との間の電圧偏差は、目標充電曲線に基づいて求められる。このことが意味するところは、現時点で計測された（すなわち監視された）容量の値に基づいて目標充電曲線中で対応する容量目標値とそれに関連する電圧目標値とを特定できるということである。次いでこの特定された電圧目標値を現時点で計測された（すなわち監視された）電圧の値と比較することにより、両値間の偏差（すなわち上述の「求められた電圧偏差」）を求めることができる。
【００１７】
上記監視された容量の値は電圧の現時点での容量増加量であってもよい。この現時点での容量増加量は特に、充電開始後から既に充電された容量の大きさを定義していてもよい。たとえば、充電開始時のＳＯＣ（すなわち充電レベル開始値）が４０％ＳＯＣであって充電開始後の現時点でのＳＯＣが６０％ＳＯＣである場合に、現時点での容量増加量は２０％ＳＯＣに対応する。これに対応して、容量目標値は容量増加量目標値であってよく、特に、充電開始後から既に充電されているべき容量の大きさを定義するものであってよい。通例、容量目標値と実際に監視された容量の値との間には差異はないか、あっても非常に小さい。
【００１８】
所定の閾値は、使用される電圧センサの電圧測定精度のばらつきに基づいて設定されてもよい。所定の閾値は固定値であってもよい。代替的には、所定の閾値は変化してもよい。たとえば、所定の閾値は、目標充電曲線における容量の増加に伴って継続的に高くなってもよい。所定の閾値は特に容量の関数であってもよい。
【００１９】
充電中に所定の閾値が高くなるか否かは、望ましくは、電圧測定精度のばらつきをどのように設定するかに依存してもよい。このばらつきが各電圧（各ＳＯＣ）毎に設定される場合には、所定の閾値は現時点での容量（現時点でのＳＯＣ）にしたがって高くなってもよい。
【００２０】
制御装置および制御装置により実施される上記プロシージャは、あらゆる型のバイポーラ全固体電池に適している。また、制御装置は、他の型の電池、たとえばリチウムイオン電池などの液体電池にも適用できる。
【００２１】
制御装置は蓄電池の放電を制御するよう構成されてもよい。
制御装置は、
電池の異なる充電レベル開始値および／または異なる劣化度に各々関する複数の所定の目標充電曲線を保存するようさらに構成されてもよく、充電レベル開始値は充電開始時の充電レベルの値であり、制御装置はさらに、
電池の上記判定された充電レベルおよび劣化度に基づいて単一の適切な目標充電曲線を選択することにより単一の目標充電曲線を求めるよう構成されてもよい。
【００２２】
したがって、特定の劣化度および特定のＳＯＣ開始値に各々関する複数の所定の目標充電曲線が提供されてよく、現時点での劣化度および充電開始前のＳＯＣに基づいて単一の適切な目標充電曲線が選択され得る。充電レベル開始値は、充電開始前に電池が有するＳＯＣ値である。
【００２３】
このような構成を提供することにより、電池の初回使用前に既に目標充電曲線を求めることが可能となり、その結果、電池が寿命開始時から高い信頼性で作動できる。
【００２４】
制御装置は、
ダミー蓄電池と、
電池およびダミー電池を充電するよう構成される第１の回路と、
ダミー電池の開路電圧を計測するよう構成される第２の回路とを含んでもよい。
【００２５】
制御装置は、
第２の回路を使用してダミー電池の開路電圧を測定し、
測定されたダミー電池の開路電圧に基づいて電池の充電レベルを判定するようさらに構成されてもよい。
【００２６】
このような構成を提供することにより、電池の充電レベルを高い信頼性で判定することが可能となる。
【００２７】
ダミー電池を使用することにより、電池で計測するよりも正確に開路電圧を計測できる。したがって、電池の容量増加量最大値についてもより正確に求めることができる。ダミー電池は、１種の単独の二次電池（すなわち蓄電池）からなるものであってもよい。ダミー電池は、（特に電池が複数の単電池を含む組電池の形態である場合に）電池に含まれていてもよい。基本的に、ダミー電池と電池は同じ設計変数（たとえば電池容量、劣化率、電池型など）を有していてもよい。特に、電池が複数の単電池を含む組電池の形態である場合に、ダミー電池は、この電池の単電池と同じ型のものであってもよい。ダミー電池の使用目的は、特にダミー電池の貯蔵電力の使用目的は、蓄電池の充電制御を補助するためのみであってよく、車両を駆動するためでなくてよい。ただ、ダミー電池は、電池の充放電に対応して充放電されてもよい。
【００２８】
開路電圧とは、あらゆる回路との接続が切断された、特に本開示に係る第１の回路との接続が切断された、ある装置の２つの端子の間の、すなわちダミー電池の２つの端子の間の電位差である。よって外部電源には接続されていないため、２つの端子の間には外部電流は流れていない。
【００２９】
制御装置は、
上記判定された電池の充電レベルに基づいて電池の容量増加量最大値を求めるようさらに構成されてもよい。
【００３０】
このような構成を提供することにより、電池容量の監視に基づいて充電を制御することが可能となる。電池の容量増加量最大値とは、好ましくは、充電により実現できる最大の容量増加量である。より具体的には、容量増加量最大値は、好ましくは、電池が満充電状態となるまでに、有利には電池の充電レベル（ＳＯＣ）が１００％に到達するまでに充電されるべき容量の大きさである。
【００３１】
電池の容量とは、電池が定格電圧において有し得る電荷の量である。容量は、アンペア時（Ａ・ｈ）などの単位で計測される。本開示に係る電池の容量増加量最大値は、充電開始時における、充電される必要のある電荷の量を表す。したがって、充電開始時に充電レベルＳＯＣがたとえば３０％である場合には、電池の容量増加量最大値は７０％に対応する。電池の容量増加量最大値は電池の放電深度（ＤＯＤ）とも称される。ＤＯＤはＳＯＣとの対で用いられ、一方が大きくなると他方が小さくなる。ＤＯＤはＡｈで表されてもよい。
【００３２】
制御装置は、
第１の回路を使用して電池およびダミー電池を充電し、
充電された電池の現時点での容量増加量を監視し、
電池の現時点での容量増加量が上記求めた容量増加量最大値を超える場合に充電を停止するようさらに構成されてもよい。
【００３３】
したがって、制御装置は、上記求めた容量増加量最大値に基づいて、電池が満充電状態になるまで電池の充電を確実に実施できる。
【００３４】
制御装置は、電池が充電中に放電されているか否かを判定するようさらに構成されてもよい。充電中に放電されている場合には、制御装置は、好ましくは、第２の回路を使用してダミー電池の開路電圧を再測定するよう、そして再測定された開路電圧に基づいて電池の容量増加量最大値および充電レベルを再度求めるようさらに構成される。このように、制御装置は、電池の充電と同時に生じ得る電池の放電を考慮するよう構成されてもよい。たとえば、電池により電力供給されている電動モータが車両を駆動する際には、この電池は放電されている。車両がハイブリッド車である場合には、電池は放電されると同時に、内燃機関により生成される電力によって充電されてもよい。制御装置は、こうした電池の充放電を制御するよう構成されてもよい。
【００３５】
制御装置は、電池の充電電流および充電時間に基づいてかつ／またはダミー電池の開路電圧に基づいて、電池の現時点での容量増加量を求めるようさらに構成されてもよい。
【００３６】
言い換えると、時間経過に伴う電流値の積分によって電池の容量が計算されてもよい。代替的または追加的に、容量は、ダミー電池の開路電圧に基づいて測定されてもよい。現時点での容量増加量の計測は、電池の充電電流および充電時間に基づいて、電池の充電中にされてもよい。ダミー電池の電圧の計測が充電中に実施される系においては、現時点での容量増加量を計測する際に充電が短時間停止されてもよい。
【００３７】
制御装置は、ダミー電池の判定された劣化度に基づいて電池の劣化度を判定し、電池の劣化度はダミー電池の判定された劣化度に特に対応するようさらに構成されてもよい。
【００３８】
したがって、ダミー電池は、電池の劣化度を判定するためにも使用されてよい。一例において、電池の劣化度はダミー電池の劣化度に等しくてもよい。
【００３９】
ダミー電池の劣化度は、ダミー電池の温度／頻度分布およびダミー電池の所定の劣化率に基づいて判定されてもよい。
【００４０】
ダミー電池の劣化度の判定は、アレニウスの式に基づいてなされてもよい。
ダミー電池の温度／頻度分布は、ダミー電池の各温度について、寿命終了までの間にダミー電池がその温度であった時間の長さを記録することによって求められてもよい。
【００４１】
言い換えると、ダミー電池の温度データは、ダミー電池の寿命終了までの間、すなわち使用期間中および使用期間と使用期間との間の休止期間中に取得されてもよい。温度／頻度分布は、ダミー電池の各温度について、現時点までの間にダミー電池がその温度であった時間の長さを累積することによって確立されてもよい。この理由から、ダミー電池と電池とが同じ有効期間、すなわち同じ寿命期間を有することが有利である。言い換えると、電池の交換時にダミー電池も交換することが有利である。
【００４２】
制御装置は、ダミー電池の上記測定された開路電圧に基づいて、特に所定のＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングに基づいて、ダミー電池の充電レベルを判定するよう構成されてもよい。したがって、制御装置はＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線などの所定のＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングを備えていてもよく、制御装置はこのＳＯＣ‐ＯＣＶマッピング内において、ＯＣＶの計測値に対応するＳＯＣ値を検索してもよい。所定のＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングは、ダミー電池の判定された劣化度に基づいて更新されてもよい。したがって、このＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングは、ダミー電池の初回充電より前にあらかじめ作成されてもよい。そして、ＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングは充電プロシージャの実施中に更新されてもよい。その結果、電池の容量増加量最大値が、ダミー電池の上記測定された開路電圧およびダミー電池の劣化度に基づいて求められてもよい。
【００４３】
制御装置は、上記判定されたダミー電池の充電レベルに基づいて、特に、電池の充電レベルとダミー電池の充電レベルとを対応づけた所定のマッピングに基づいて電池の充電レベルを判定するようさらに構成されてもよい。たとえば制御装置は、所定のルックアップテーブル内、すなわち所定のマッピング内で、上記判定されたダミー電池の充電レベルと一致する電池の充電レベルを検索してもよい。
【００４４】
制御装置は、電池の充電レベルに基づいて容量増加量最大値を求めるようさらに構成されてもよい。したがって、容量増加量最大値と上記判定された電池の充電レベルとの関係は、制御装置によって計算されてもよい。言い換えると、電池の容量増加量最大値は、上記判定された電池の充電レベルに基づいて求められてもよい。この電池の充電レベルは、上記判定されたダミー電池の充電レベルに基づいて判定されたものであり、このダミー電池の充電レベルは、ダミー電池の上記測定された開路電圧およびダミー電池の判定された劣化度に基づいて判定されたものである。
【００４５】
制御装置は、所定の劣化率を有する特定の電池型の電池についてその充電を制御するよう構成されてもよい。ダミー電池は劣化率を有してよく、ダミー電池の劣化率は電池の劣化率と相関関係にあり、特には電池の劣化率と同一であってもよい。したがって、ダミー電池は蓄電池であってもよい。好ましくは、ダミー電池は、ダミー電池の特徴についての計測値に基づいて電池の特徴が決められ得るように選択される。特に、ダミー電池は、ダミー電池について判定された劣化率に基づいて、電池の劣化率と、したがって電池についての適切な容量増加量最大値とが決められ得るように選択される。
【００４６】
また、特定の電池型の電池は、好ましくは所定の容量を有し、ダミー電池の容量は電池の容量と相関関係にあってもよい。たとえば、電池が複数の単電池を含む組電池である場合には、ダミー電池の容量は単電池の容量と同じであってもよい。さらに、ダミー電池の型はダミー電池の型と同じであってもよい。したがって、ダミー電池は、ダミー電池の充電レベルに基づいて、電池の充電レベルと、したがって電池の好適な容量増加量最大値とが決められ得るように選択される。たとえば、車両が使用している電池がＳＯＣ２０％〜ＳＯＣ８０％のものである場合、ダミー電池の容量はこの範囲と同等であってもよい、すなわちＳＯＣ２０％〜ＳＯＣ８０％の範囲であってよい。
【００４７】
好ましくは、制御装置は、ダミー電池の開路電圧を検出するための電圧センサを含んでもよい。制御装置は、電池の電圧および／または充電レベルを検出するためのさらなる電圧センサを含んでもよい。
【００４８】
制御装置は、ダミー電池および／または電池の温度を検出するための温度センサを含んでもよい。
【００４９】
本開示は組電池にも関する。組電池は、少なくとも１つの電池、特にバイポーラ固体電池と、上述の制御装置とを含んでもよい。
【００５０】
本開示は電池充電システムにも関する。電池充電システムは、少なくとも１つの電池、特にバイポーラ固体電池と、電池の充電装置と、上述の制御装置とを含んでもよい。
【００５１】
さらなる態様によれば、本開示は、上述したような、電動モータおよび組電池を含む車両に関する。
【００５２】
代替的には、車両は、上述したように、電動モータと、少なくとも１つの電池、特にバイポーラ固体電池と、さらに制御装置とを含んでもよい。
【００５３】
また本開示は、蓄電池の充電を制御する方法にも関する。この方法は、
充電開始前に電池の充電レベルおよび劣化度を判定する工程と、
電池の上記判定された充電レベルおよび劣化度に基づいて目標充電曲線を求める工程であって、目標充電曲線は充電中の電池の電圧目標値との相関関係において容量目標値を示す、工程と、
電池を充電して電池の容量および電圧を監視する工程と、
目標充電曲線と監視された容量の値とに基づいて、電圧目標値と監視された電圧の値との間の電圧偏差を求める工程と、
求められた電圧偏差が所定の閾値を超える場合に充電を停止する工程とを含む。
【００５４】
上記方法は、
電池の異なる充電レベル開始値および／または異なる劣化度に各々関する複数の所定の目標充電曲線を保存する工程であって、充電レベル開始値は充電開始時の充電レベルの値である、工程と、
電池の上記判定された充電レベルおよび劣化度に基づいて単一の適切な目標充電曲線を選択することにより単一の目標充電曲線を求める工程とをさらに含んでもよい。
【００５５】
さらに上記方法においては、電池およびダミー蓄電池を充電するために第１の回路が使用されてもよく、ダミー電池の開路電圧を計測するために第２の回路が使用されてもよい。上記方法は、
第２の回路を使用してダミー電池の開路電圧を測定する工程と、
測定されたダミー電池の開路電圧に基づいて電池の充電レベルを判定する工程とをさらに含んでもよい。
【００５６】
上記方法は、
上記判定された電池の充電レベルに基づいて電池の容量増加量最大値を求める工程をさらに含んでもよい。
【００５７】
上記方法は、
第１の回路を使用して電池およびダミー電池を充電する工程と、
充電された電池の現時点での容量増加量を監視する工程と、
電池の現時点での容量増加量が上記求めた容量増加量最大値を超える場合に充電を停止する工程とをさらに含んでもよい。
【００５８】
電池の現時点での容量増加量は、電池の充電電流および充電時間に基づいてかつ／またはダミー電池の開路電圧に基づいて求められてもよい。
【００５９】
電池の劣化度は、ダミー電池の判定された劣化度に基づいて判定されてもよく、電池の劣化度はダミー電池の判定された劣化度に特に対応する。
【００６０】
電池の劣化度は、ダミー電池の温度／頻度分布およびダミー電池の所定の劣化率に基づいて判定されてもよい。
【００６１】
ダミー電池の劣化度の判定は、アレニウスの式に基づいてなされてもよい。
ダミー電池の温度／頻度分布は、ダミー電池の各温度について、寿命終了までの間にダミー電池がその温度であった時間の長さを記録することによって求められてもよい。
【００６２】
添付の図面は、本明細書に援用され、本明細書の一部を構成している。本開示の実施形態を例示するものであり、かつ、本明細書の記載とともに本明細書の基本的な思想を説明するものである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本開示の一実施形態に係る制御装置を含む車両の概略図である。
【図２】本開示の一実施形態に係る制御装置の電気回路を示す概略図である。
【図３】本開示の一実施形態に係る一般的な充電制御プロシージャを示すフローチャートである。
【図４】本開示の一実施形態に係るＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線更新プロシージャを示すフローチャートである。
【図５】ＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線を示す例示的な概略図である。
【図６】ダミー電池の温度に対する所定の劣化率を示す例示的な概略図である。
【図７】ダミー電池について求められた温度／頻度分布を示す例示的な概略図である。
【図８】本開示の一実施形態に係る目標充電曲線をいくつか示す、電池の容量と電圧とを表した例示的な概略図である。
【図９】従来の充電制御が適用された場合の電池の電圧とＳＯＣとを表した例示的な概略図である。
【図１０】本開示の一実施形態に係る充電制御が適用された場合の電池の容量と電圧とを表した例示的な概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
実施形態の説明
以下に、本開示の例示的な実施形態が詳細に参照され、その例が添付の図面中に示される。同一または類似の部品や部分を指すために、全ての図面を通して可能な限り同一の参照番号が用いられる。
【００６５】
図１は、本開示の一実施形態に係る制御装置６を含む車両１の概略図である。車両１は、ハイブリッド車または電気自動車（すなわち、電気のみで駆動される自動車）であってもよい。車両１は少なくとも１つの電動モータ４を含み、電動モータ４は、電池または組電池２により、好ましくはインバータ３を介して駆動される。車両がハイブリッド車である場合には、車両は内燃機関をさらに含む。電池２はバイポーラ固体電池であってもよい。電池２は別の型の電池であってもよく、たとえばリチウムイオン電池のような液体型電池であってもよい。
【００６６】
電池２は充電部５に接続され、充電部５は電池２を充電するよう構成される。この目的のために、充電部５は電気制御回路、たとえばパワーエレクトロニクス回路を含んでもよい。充電部は、外部電源を用いて外部から充電するためのコネクタをさらに含んでもよい、またはこうしたコネクタに接続されていてもよい。コネクタは、たとえばプラグ式または無線式コネクタシステムであってもよい。車両がハイブリッド車である場合には、充電部は、車両の内燃機関の発電機にさらに接続されていてもよい。こうして、内燃機関の作動中にかつ／または車両が外部電源に接続されている間に電池２が充電され得る。さらに電池２は、車両１、特に電動モータ４を動作させるために放電されてもよい。電池２は、さらに、電池処理および／または回収プロシージャにおいても放電されてよい。
【００６７】
車両はダミー電池１１をさらに含み、ダミー電池１１は、電池２の充電制御に使用される情報、特に計測値を提供するよう構成される。その詳細は以降の記載において示す。ダミー電池１１は、好ましくは電池２と同じ型の、もうひとつの蓄電池であってもよい。ダミー電池１１は車両中に一体化されていてもよく、たとえば制御装置６と一体化されていてもよい。代替的には、ダミー電池１１は電池２と一体化されていてもよい。後者の場合には、ダミー電池１１の取り替えが電池２と一緒にでき、容易である。たとえば、電池は複数の単電池を含む組電池であってもよく、この場合のダミー電池は同じ型の単電池であり、上記組電池に含まれてもよい。
【００６８】
車両２は、充放電を制御する目的で、制御装置６およびセンサ７を備える。この目的のために、制御装置６は、センサ７を介して電池２および／またはダミー電池２を監視して充電部５を制御する。制御装置６および／またはセンサ７は、電池２に備わっていてもよい。制御装置は電子制御回路（ＥＣＵ）であってもよい。制御装置はデータ記憶装置をさらに含んでもよい。車両は、スマート電池とスマート充電装置とを備えたスマート電池充電システムを含むこともできる。言い換えると、電池と車両との両方がそれぞれＥＣＵを含み、この２つのＥＣＵが一緒に動作し、一緒になって本開示に係る制御装置を形成してもよい。後者の場合には、ダミー電池１１は、スマート電池中に一体化されていてもよい。さらに制御装置６は、電池管理システムを含んでもよい、または電池管理システムの一部であってもよい。
【００６９】
制御装置６は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電子回路、プロセッサ（共有プロセッサ、専用プロセッサ、またはグループプロセッサ）、結合論理回路、１つ以上のソフトウェアプログラムを実行するメモリ、および／または上記以外の好適な部品であって、上述した制御装置６の機能性を与える部品を含んでもよい。
【００７０】
以降でより詳細に説明するように、センサ７は、ダミー電池１１の開路電圧（ＯＣＶ）を計測するための電圧センサ１０を特に含む。またセンサ７は、電池２および／またはダミー電池１１の温度を計測するための１つ以上の温度センサ８、電池２および／またはダミー電池１１の充電レベルを計測するための少なくとも１つのＳＯＣ（充電レベル）センサ９、ならびに電池２および／またはダミー電池１１の電圧を計測するための少なくとも１つのさらなる電圧センサ１０を含んでもよい。ＳＯＣセンサ９は電圧センサであってもよく、この電圧センサにより計測された電圧値が電池のＳＯＣを決めるために使用される。言うまでもなく、ＳＯＣセンサ９は、電池のＳＯＣの判定にあたり他の型のセンサをさらに含んでもよく、このことは従来公知である。
【００７１】
図２は、本開示の一実施形態に係る制御装置の電気回路を示す概略図である。ダミー電池１１および電池２は、たとえば直列に、第１の電気回路Ｃ１に接続されている。この回路Ｃ１は、ダミー電池２と電池２との両方を充電するよう構成される。好ましくは、回路Ｃ１は、ダミー電池２と電池２との両方を放電するようにも構成される。第２の回路Ｃ２は、ダミー電池の開路電圧ＯＣＶｄを計測するよう構成される。回路Ｃ１と回路Ｃ２との間の切り換えのためにスイッチが提供されてもよく、このスイッチは制御装置６によって制御され得る。注目すべきは、図２は制御装置の電気回路の簡略図であるという点である。
【００７２】
図３は、本開示の一実施形態に係る一般的な充電制御プロシージャを示すフローチャートである。制御装置６は、この図３のプロシージャを実施するよう構成される。
【００７３】
工程Ｓ１１において、プロシージャが開始される。開始のトリガは、（たとえばＳＯＣが小さいために）電池の充電が必要であるという判定が制御装置によりなされることによって、かつ／または（たとえば、内燃機関が作動したり外部電源に接続されたりしたために）充電が可能になることによってなされてもよい。
【００７４】
工程Ｓ１２において、ダミー電池１１が主充電回路Ｃ１から分離される。言い換えると、制御装置は回路Ｃ２に切り換わり得て、ダミー電池１１は回路Ｃ１から分離される。続いて、ダミー電池の開路電圧ＯＣＶｄが計測される。
【００７５】
工程Ｓ１３において、上記計測されたダミー電池１１の開路電圧に基づいて、ダミー電池の現時点での充電レベルＳＯＣｄが判定される。このＳＯＣｄ判定は厳密な判定でない場合もあるため、推測値と称されてもよい。また、ダミー電池の充電レベルＳＯＣｄはダミー電池の判定された劣化度に基づいて判定されてもよく、この点は、図４の文脈において詳細に説明される。電池の充電レベルＳＯＣｂはダミー電池１１の充電レベルＳＯＣｄに基づいて判定される。この判定には、ダミー電池１１のＳＯＣｄと電池のＳＯＣｂとの関連を示す所定のマッピングが使用されてもよい。
【００７６】
工程Ｓ１４において、基本的にはダミー電池の開路電圧ＯＣＶｄに基づいて、有利にはダミー電池の判定された劣化度αｘに基づいて、電池の容量増加量最大値ΔＡｈｍａｘが求められる。ダミー電池の判定された劣化度αｘは好ましくは、電池の劣化度に対応するか、または電池の劣化度との関連が知られている。
【００７７】
特に、電池の容量増加量最大値ΔＡｈｍａｘは、上記判定されたダミー電池１１の充電レベルＳＯＣｄに基づいて求められてもよい。この充電レベルＳＯＣｄは、工程Ｓ１３においてダミー電池の開路電圧および劣化度に基づいて判定されている。また、電池２の容量増加量最大値ΔＡｈｍａｘは、所定のＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングに基づいて、ＯＣＶｄ計測値に対応するＳＯＣｄ値を特定することによって求められてもよい。ＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングは、ダミー電池の上記判定された劣化度αｘに基づいて常に更新されてもよく、この点は図４の文脈において詳細に説明される。ＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングは、図５に示されるように、ＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線で表されてもよい。
【００７８】
より具体的には、電池の容量増加量最大値ΔＡｈｍａｘは、電池の充電レベルＳＯＣｂに基づいて求められてもよく、この電池の充電レベルＳＯＣｂはダミー電池１１の充電レベルＳＯＣｄに基づいて判定される。この判定には、ダミー電池１１のＳＯＣｄ（工程Ｓ１３において判定）と電池のＳＯＣｂとの関連を示す所定のマッピングが使用されてもよい。たとえば、電池の容量増加量最大値ΔＡｈｍａｘは、１００％ＳＯＣ（現時点での劣化度αｘに基づいて判定）と、判定された現時点でのＳＯＣｂ（現時点での劣化度αｘに基づいて判定）との間の差に基づいて計算されてもよい。すなわち、以下のとおりである。
ΔＡｈｍａｘ＝ＳＯＣ１００％（αｘ）−ＳＯＣｂ（αｘ）
工程Ｓ１３および工程Ｓ１４のプロシージャにかかる時間は、好ましくは限られた時間であり、たとえば０．０２秒、０．０５秒、０．１秒、０．２秒、または１秒である。
【００７９】
工程Ｓ１５において、電池の上記判定された充電レベルＳＯＣｂおよび劣化度αｂに基づいて目標充電曲線が求められる。電池の劣化度αｂは、ダミー電池の上記判定された劣化度αｄに基づいて判定されてもよく、有利にはダミー電池の上記判定された劣化度αｄと同一であってもよい。目標充電曲線は、保存された複数の所定の目標充電曲線のうち適切なものを１つ選択することによって求められてもよい。この選択は、電池の上記判定された充電レベルＳＯＣｂおよび劣化度αｂに基づいてなされてもよく、この点は、図８の文脈において詳細に説明される。目標充電曲線は、充電中の電池の容量目標値および電圧目標値についての情報を提供するものである。
【００８０】
工程Ｓ１６において、充電が開始される。これは、回路Ｃ１への切り換えにより実施される。充電中に電池の電圧および電池の現時点での容量増加量ΔＡｈｘが監視される、すなわち、両パラメータが定期的に計測される。
【００８１】
電池の現時点での容量増加量ΔＡｈｘは、電池について監視された充電電流Ｉｘおよび充電時間に基づいて、特に充電電流Ｉｘ計測値を充電時間で積分したものに基づいて求められてもよい。さらに、または代替的に、電池の現時点での容量増加量ΔＡｈｘは、以前に計測されたダミー電池の開路電圧に基づいて求められてもよい。
【００８２】
工程Ｓ１７において、電池の現時点での電圧および現時点での容量増加量ΔＡｈｘに基づいて、現時点で計測された電圧と電圧目標値との間の電圧偏差（ΔＶｘ）が求められる。この電圧偏差（ΔＶｘ）は、現時点で計測された容量増加量ΔＡｈｘに基づく目標充電曲線に由来する。
【００８３】
工程Ｓ１８において、求められた電圧偏差ΔＶｘが所定の閾値ΔＶＴを超えるか否かが判定される。閾値ΔＶＴは、目標充電曲線に由来する電圧目標値と比較した、電池の実際の電圧について許容できる最大限の偏差を示す。たとえば所定の閾値ΔＶＴは満充電状態の電池の電圧の０．０２％であってもよい。このことが意味するところは、満充電状態の電池の電圧がたとえば３００Ｖである場合に所定の閾値ΔＶＴは＋／−０．６Ｖであってよいということである。ここで注目すべき点は、ΔＶｘおよびΔＶＴが好ましくは絶対値（すなわち正値）であることである。
【００８４】
求められた電圧偏差ΔＶｘが所定の閾値ΔＶＴを超える場合、工程Ｓ１９においてさらに、電圧偏差ΔＶｘが特に充電中に増大しているか否かが判定されてもよい。微小短絡が発生したか否かを正確に検出する目的で、上記方法においてこのさらなる工程Ｓ１９が実施されてもよい。微小短絡が発生していると、電池充電中にΔＶｘが増大する。したがって、ΔＶｘが増大しているか否かをさらに判定することにより微小短絡検出精度を上げ得る。
【００８５】
さらに注目すべきことに、電圧センサの動作不良のためにΔＶｘが閾値ΔＶＴを上回る可能性もあるため、上記さらなる制御工程Ｓ２０が有用となり得る（この動作不良とは、センサの精度が保証不可能であるということを意味する）。この場合には、制御装置は、たとえば制御工程Ｓ１９のような、微小短絡が発生しているか否かを判定する別の評価基準を要求してもよい。
【００８６】
工程Ｓ１９においてΔＶｘが増大しているか否かを決定する目的で、制御装置は、望ましくは１回の充電サイクルにおいて、充電中のΔＶｘの変化を保存してもよい。言い換えると、制御装置は、１回の充電サイクル中のΔＶｘの変化を認識していてもよい。このΔＶｘデータに基づいて、現時点で求められたΔＶｘが以前に求められたΔＶｘ、すなわち同一充電サイクルにおいて現時点の直前に現時点より低い容量充電状態において求められたΔＶｘと比較して増大しているのか否かを判定してもよい。たとえば、現時点で求められたΔＶｘが７０％ＳＯＣに対応する容量充電状態で求められている場合には、比較基準である上記以前に求められたΔＶｘは６９％ＳＯＣに対応する値であってもよい。
【００８７】
代替的には、工程Ｓ１９においてΔＶｘが増大しているか否かを決定する目的で、制御装置は、望ましくは各充電サイクルにおいて、充電中のΔＶｘの変化を保存してもよい。このΔＶｘ履歴データに基づいて、現時点で求められたΔＶｘが上記以前に求められたΔＶｘと比較して増大しているか否かが判定されてもよい。比較基準である以前に求められたΔＶｘは、１つ前の充電サイクルにおける、特に同一容量レベルにおける、対応するΔＶｘ値であってもよい。
【００８８】
言うまでもなく、電圧センサが適切かつ正確に作動する限り、制御工程Ｓ１９を省略できる。言い換えると、制御装置は、単にΔＶｘがΔＶＴを超えるか否かのみを制御することによって微小短絡を検出してもよい（工程Ｓ１８を参照）。
【００８９】
求められた電圧偏差ΔＶｘが所定の閾値ΔＶＴを超える場合、特に電圧偏差ΔＶｘも増大している場合に、電池の異常状態、特に少なくとも１つの微小短絡の存在が検出されたということになる。この場合、工程Ｓ２０において充電が停止される。
【００９０】
また、工程Ｓ２１においてアラート、すなわち警告が出力されてもよい。このアラートは、電池の異常状態を運転手に知らせるものであってよい。
【００９１】
しかし、工程Ｓ１８において上記求められた電圧偏差ΔＶｘが所定の閾値ΔＶＴを超えない場合であって、任意に、工程Ｓ１９において電圧偏差ΔＶｘが増大していない場合には、充電が継続される。
【００９２】
さらに、こうした場合には、上記方法が継続して実行されて工程Ｓ２２へと進み、電池の現時点での容量増加量ΔＡｈｘが容量増加量最大値ΔＡｈｍａｘを超えるか否かが判定される。電池の現時点での容量増加量ΔＡｈｘが上記求めた容量増加量最大値ΔＡｈｍａｘを超えない限り、工程Ｓ１６に戻って電池２が充電される。その結果、制御プロシージャは充電中にＳ１６、Ｓ１７、Ｓ１８（および任意にＳ１９）、およびＳ２２のループを実行し、工程Ｓ２２において電池の現時点での容量増加量ΔＡｈｘが定期的に求められ（すなわち監視され）、電圧偏差ΔＶｘが定期的に求められる（すなわち監視される）。
【００９３】
逆に、工程Ｓ２２において電池の現時点での容量増加量ΔＡｈｘが上記求めた容量増加量最大値ΔＡｈｍａｘを超える場合には、充電プロシージャが工程Ｓ２３において完了し最終的に停止される。
【００９４】
図４は、本開示の一実施形態に係るＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線（すなわちＳＯＣ‐ＯＣＶマッピング）更新プロシージャを示すフローチャートである。ＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線の例示的な概略図を図５に示す。
【００９５】
図４のプロシージャは好ましくは図３のプロシージャの工程Ｓ１３において実施され、その結果、ＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線が、したがって容量増加量最大値ΔＡｈｍａｘが、現時点での値に更新された劣化度αｘに常に基づいて求められる。注目すべきは、判定された劣化度αｘが表すのは電池の実際の劣化度の概算であるという点である。
【００９６】
工程Ｓ２２において、ダミー電池の温度データが得られる。この目的のために温度センサ８が使用されてもよい。ここで得られたデータは、現時点でのダミー電池の温度だけでなく、図４のプロシージャが最後に実施されてからの、特に温度頻度分布Ｔｘが最後に更新されてからの（工程Ｓ２３を参照）、温度履歴データも含んでいてよい。
【００９７】
工程Ｓ２３において、温度頻度分布Ｔｘが確立される、または、温度頻度分布Ｔｘが既にある場合にはこれが更新される。工程Ｓ２２において収集された温度データはこの目的のために累積されたものであり、各計測温度における累積時間がその逆関数として、すなわち頻度として表される。温度頻度分布Ｔｘは、以下に図７の文脈でより詳細に記載される。
【００９８】
工程Ｓ２４において、温度頻度分布Ｔｘと、上記特定のダミー電池についての所定の劣化率βとに基づいて、ダミー電池の劣化度αｘが判定される。劣化度αｘは、好ましくは特定の電池型についての劣化率βに対応する、特にはこれに等しい。この判定、すなわちこの計算については、以下に図６および図７を参照して記載される。
【００９９】
基本的に、劣化度αｘの計算はアレニウスの式に基づいてなされ、このことは従来公知である。劣化度αｘは以下のように計算される。
【０１００】
【数１】
2019509593.tif 000003
【０１０１】
式中、
ｔ＝時間
ｃ＝ｌｎ（Ａ）
ｂ＝−（Ｅ／Ｒ）
Ｔ＝温度
したがって、現時点での劣化度αｘは累積値、すなわち現時点での劣化度計算値および現時点より以前に計算された劣化度計算値の総計であり、たとえば以下のとおりである。
αｘ１＝α１＋α２＋α３…
式中、
【０１０２】
【数２】
2019509593.tif 000004
【０１０３】
温度Ｔの値および時間ｔの値は、図７中に示される温度頻度分布Ｔｘから得られる。それら以外のパラメータであるｃおよびｂは、劣化率βの決定に関する文脈においてあらかじめ決定される。
【０１０４】
劣化率βは下記の等式に基づいて計算される。
【０１０５】
【数３】
2019509593.tif 000005
【０１０６】
式中、
ｋ＝所定の反応速度定数（または速度定数）
Ａ＝定数
Ｅａ＝活性化エネルギー
Ｒ＝気体定数
Ｔ＝温度
パラメータｋ、Ａ、Ｅａ、およびＲは、使用されたダミー電池の電池型（好ましくは電池の型に対応）に特定して行なった予備実験から既知であるか、または一般に公知のパラメータである。
ｋ⇒βである場合、以下のとおりである。
【０１０７】
【数４】
2019509593.tif 000006
【０１０８】
劣化度αｘの計算に用いるパラメータｂおよびｃは、下記のように決定できる。
ｂ＝−（Ｅ／Ｒ）
ｃ＝ｌｎ（Ａ）
得られた劣化率βの図を図６に示す。劣化率βは所定の値であり、また、使用されたダミー電池の電池型（好ましくは電池の型に対応）に特定のものである。劣化率βは好ましくは予備実験において決定され、（スマート電池の場合には）電池について、かつ／または制御装置について既知のものである。
【０１０９】
電池のＳＯＣｂがダミー電池のＳＯＣｄに対してマッピングされてもよく、ダミー電池のＳＯＣｄは、ルックアップマップ中において、判定された劣化度αｘに対して（たとえばＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングを介して）、たとえば下記の通りマッピングされる。
【０１１０】
αｘ１⇒ＳＯＣｄ１⇒ＳＯＣｂ１
αｘ２⇒ＳＯＣｄ２⇒ＳＯＣｂ２
αｘ３⇒ＳＯＣｄ３⇒ＳＯＣｂ３
αｘ４⇒ＳＯＣｄ４⇒ＳＯＣｂ４
このＳＯＣｄとαｘとの関係および／またはＳＯＣｂとＳＯＣｄとの関係は好ましくは予備実験において決定され、かつ、使用されたダミー電池の電池型（好ましくは電池２の電池型に対応）に特定のものである。ルックアップマップは、制御装置の、または（スマート電池の場合には）電池のデータ記憶装置に記憶されていてもよい。
【０１１１】
図５は、ＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線を示す例示的な概略図である。図から分かるように、ＳＯＣの増大に伴ってＯＣＶ値が連続的に増加する。したがって、ＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線から、個々のＯＣＶ値について固有のＳＯＣ値が決定され得る。ＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線は、好ましくは、電池使用前に実験であらかじめ決定される。電池のＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線は、寿命終了までの間に、図３の文脈において記載される充電プロシージャが実施される毎に少なくとも１回、継続的に更新されてもよい。
【０１１２】
図６は、ダミー電池の温度に対する所定の劣化率を示す例示的な概略図である。図から分かるように、この図から、パラメータｂおよびｃの値を直接得ることができる。ｂが一次関数の傾きであり、ｃが（縦長の）一次関数とＹ軸との交点である。
【０１１３】
図７は、ダミー電池について求められた温度／頻度分布を示す例示的な概略図である。図中、Ｘ軸はダミー電池の温度Ｔを表し、Ｙ軸は頻度、すなわち時間の逆関数を表す。図は、ダミー電池の寿命全体にわたっての、すなわちダミー電池が使用された全期間および使用期間と使用期間との間の休止期間にかけての累積温度データを含む。図の確立にあたり、すなわち図中の曲線の確立にあたり、寿命終了までの間におけるダミー電池の各温度について、たとえば−４０℃〜＋６０℃の範囲で（量子化）段階的に１℃間隔で、ダミー電池がその温度であった時間の長さが測定される。そして、累積時間はその逆関数、すなわち頻度で表される。好ましくは、ダミー電池の寿命は電池２の寿命に対応する。ダミー電池の温度は電池の温度にほぼ対応すべきであり、そうであれば、両者の劣化度が同じとなる。したがって、ダミー電池は電池の近くに位置してもよい。また、ダミー電池と電池は両方とも、組電池のケースの中に位置していてもよい。このケースは、冷却用ファン、ならびに／またはダミー電池および電池の温度を安定させる手段を備えていてもよい。そうすることにより、ダミー電池および電池の温度が同じ温度になり得る。
【０１１４】
図８は、本開示の一実施形態に係る目標充電曲線をいくつか示す、電池の容量と電圧とを表した例示的な概略図である。
【０１１５】
図は、特定の劣化度を有するある１つの電池についての４本の目標充電曲線を示す。ただし、この４本の目標充電曲線は、異なる充電レベル（ＳＯＣｂ）開始値、すなわちＳＯＣｂ１（たとえば１０％）、ＳＯＣｂ２（たとえば２０％）、ＳＯＣｂ３（たとえば３０％）、ＳＯＣｂ４（たとえば４０％）に関連する。このことが意味するところは、充電開始時に電池が２０％ＳＯＣである場合にはＳＯＣｂ２に関連する目標充電曲線が選択されるのが好ましいということである。この図は、たとえば１０％〜４０％の範囲の、４本の異なる目標充電曲線を示すのみであるが、ここで注目すべき点は、これより多くの目標充電曲線、特に、可能なＳＯＣ範囲（０％〜１００％）を網羅する目標充電曲線が提供されてもよいということである。また、計測が行なわれるのは１０％ＳＯＣ毎でなくてもよく、たとえば５％ＳＯＣ毎で作成された目標充電曲線が提供されてもよい。
【０１１６】
これに対応して、各充電レベル（ＳＯＣｂ）開始値について、異なる劣化度に関する複数の目標充電曲線が提供されてもよい。次いで、上記判定された現時点での電池の劣化度に再度基づいて、単一の適切な目標充電曲線が選択されてもよい。
【０１１７】
こうした目標充電曲線はいずれも、好ましくは、電池型を特定して行なった予備実験において求められ制御装置に保存される。
【０１１８】
現時点で判定されたＳＯＣが、提供された充電レベル（ＳＯＣｂ）開始値のうち２つの値の間にある場合（たとえば３２％である場合）には、適切な目標充電曲線は、提供されている目標充電曲線のうち最も近い目標充電曲線の線形補間によって、かつ／または該当する２本の隣接する目標充電曲線の加重平均を求めることによって取得されてもよい。
【０１１９】
図８中、３０％ＳＯＣｂに関する目標充電曲線（一点鎖線で示されているる目標充電曲線）の所定の閾値ΔＶＴ範囲が（目標充電曲線の左右の点線で）示されている。所定の閾値ΔＶＴ範囲は、目標充電曲線に所定の閾値ΔＶＴを加算することおよび目標充電曲線から所定の閾値ΔＶＴを差し引くことによって求められる。実際に計測された充電曲線がこの所定の閾値ΔＶＴ範囲を超える場合、微小短絡が検出されたことになり得る。
【０１２０】
図９は、従来の充電制御が適用された場合の電池の電圧とＳＯＣとを表した例示的な概略図である。図から分かるように、電池の電圧Ｖが充電中に上がる、すなわち電池のＳＯＣの増大に伴って上がる。
【０１２１】
したがって、連続する直線は微小短絡の発生していない電池を表す。ＳＯＣが１００％に到達すると、この電池の電圧の計測値Ｖは充電中に上限電圧Ｖｍａｘに到達する。影響として、充電が完了したという正しい判定がなされ、充電が停止される。
【０１２２】
破線は、微小短絡が１つ以上発生した電池を表す。この電池では、微小短絡により、充電中における電圧計測値Ｖの上昇がそれほど急激ではない。したがって、ＳＯＣが約１００％である時に電圧Ｖが到達している値は上限電圧Ｖｍａｘより低い。影響として、充電が完了していないという誤った判定がなされて充電が継続されるが、その結果、危険な過充電が生じ得る。この誤判定は、図１０の文脈で記載される本開示によって回避できる。
【０１２３】
図１０は、本開示の一実施形態に係る充電制御が適用された場合の電池の容量と電圧とを表した例示的な概略図である。図１０が例示するのは、図９に対応する場合、すなわち微小短絡が１つ以上発生した電池である（破線を参照）。
【０１２４】
この図中に示されている目標充電曲線は、電池のＳＯＣ開始値および現時点での電池の劣化度にとって適切な目標充電曲線である（連続する直線を参照）。また所定の閾値ΔＶＴ範囲も示されている（目標充電曲線の左右の点線で）。所定の閾値ΔＶＴ範囲は、目標充電曲線に所定の閾値ΔＶＴを加算することおよび目標充電曲線から所定の閾値ΔＶＴを差し引くことによって求められ、たとえば満充電状態の電池の電圧の０．２％であってもよい。このことが意味するところは、満充電状態の電池の電圧がたとえば３００Ｖである場合に所定の閾値ΔＶＴは＋／−０．６Ｖであってよいということである。所定の閾値ΔＶＴの大きさは、使用されるセンサの精度に依存して選択されてもよい。したがって、使用されるセンサの精度が上がると所定の閾値ΔＶＴが小さくなり得る。この例において、所定の閾値ΔＶＴは、１回の充電サイクルの間中ずっと一定の値となるように選択される。しかし、所定の閾値ΔＶＴの値は変化してもよく、特に、現時点での容量増加量ΔＡｈｘと共に増大してもよい。
【０１２５】
現時点での容量増加量ΔＡｈｘは、好ましくは、充電中の充電レベル（ＳＯＣｂ）開始値から充電中に増えた容量の大きさ、すなわち充電された容量の大きさに対応する。電圧計測値が所定の閾値ΔＶＴ範囲を超える場合、すなわち電圧目標値と監視された電圧の値との間の電圧偏差ΔＶｘが閾値ΔＶＴを超える場合には、電池における微小短絡が検出されたことになり得て、充電が停止されてもよい。その結果、充電中の危険な過充電および危険な過熱を回避できる。
【０１２６】
本例において、電圧目標値と監視された電圧の値との間の電圧偏差ΔＶｘが閾値ΔＶＴを超える。しかし、充電はすぐには停止されない。その理由は、充電が停止されるのはΔＶｘが増大している場合のみであるからである（図３の工程Ｓ１９も参照）。この例において、ΔＶｘの増大の検出は、（図３の工程Ｓ１７を現時点で実行した際に求められた）現時点で求められたΔＶｘと、（図３の工程Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８、Ｓ１９、Ｓ２２を前回ループした時に、工程Ｓ１７を前回実行した際に求められた）以前に求められたΔＶｘとの比較に基づいてなされる。
【０１２７】
請求項を含む本開示全体にわたって、「含む」という用語は、特記しない限り、「少なくとも１つ含む」と同義であるとして理解される。また、本記載中に示される範囲（請求項を含む）はいずれも、特記しない限り、当該範囲の両端の値を含むものとして理解される。記載された要素についての特定の値は、当業者に公知である許容製造公差または工業界における許容公差の範囲内であるものとして理解され、また、「実質的に」および／または「ほぼ」および／または「一般的に」という用語が使用されている箇所では、これらの用語の意味が上記の許容公差の範囲内にあるものとして理解される。
【０１２８】
国内、または国際、またはそれら以外の標準化団体が定める標準が参照されている箇所では（たとえばＩＳＯなど）、本明細書の優先日の時点で当該国内または国際標準化団体により定義された標準が参照されることが意図される。優先日以降に当該標準に加えられた実質的な変更によって、本開示および／または請求項の範囲および／または定義が変更されるものではない。
【０１２９】
本明細書中の開示は特定の実施形態を参照して記載されたものであるが、これらの実施形態は本開示の思想および用途についての例示を示すのみであることが理解される。
【０１３０】
本明細書および実施例は具体例として提示されるのみであり、本開示の真の範囲は以下の請求項により示される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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